Session 7 · PBL

金融数学综合建模工作坊

项目式学习(Project-Based Learning)· 学生项目展示与答辩

保险精算基础 · 第7次课 · 教师主持稿

工作坊概述

本次课为纯学生项目展示。学生以小组为单位,综合运用前六次课所学的金融数学知识, 完成从问题定义 → 模型构建 → Python实现 → AI辅助 → 结果解读的完整建模流程。

3
项目选题
3–4人
每组人数
180 min
课堂总时长

项目一:个人养老金方案设计

01
退休养老金的精算设计

为一个30岁的投保人设计养老金方案:确定缴费金额、缴费期限、领取方式(即期/递延、终身/定期), 计算所需的储蓄目标与每月储蓄额。

  • 核心知识点:确定年金、利息理论
  • Python工具:numpy-financial
  • AI辅助:方案参数优化建议
  • 输出:Python模型 + 可视化报告

项目二:住房贷款方案比较

02
等额本息 vs 等额本金的实证比较

基于真实房贷利率数据,构建Amortization Schedule,比较两种还款方式的利息总额、 现金流特征与利率敏感性,并给出个性化推荐。

  • 核心知识点:债务偿还、分期偿还表
  • Python工具:pandas、matplotlib
  • AI辅助:生成还款计划、敏感性分析
  • 输出:比较分析 + 交互式图表

项目三:理财产品收益评估

03
银行理财产品收益率与风险评估

收集若干银行理财产品的真实参数,计算IRR(内部收益率),分析费用结构对实际收益的影响, 评估不同产品的利率风险(久期分析)。

  • 核心知识点:投资收益率、债券定价、久期
  • Python工具:scipy.optimize、numpy
  • AI辅助:数据收集、久期计算验证
  • 输出:IRR计算 + 久期分析报告
评价体系

项目评价标准

模型 40% · 解释 30% · AI规范 20% · 答辩 10%

评价标准(总分 100)

模型构建
40%

数学模型的正确性、完整性;参数假设的合理性;Python代码的可复现性

解释与呈现
30%

结果解读的深度与准确性;可视化质量;报告逻辑清晰度

AI使用规范
20%

AI使用日志的完整性;提示词设计的有效性;AI输出的验证与批判性评估

答辩表现
10%

团队协作;问题回答的准确性与深度;时间控制

模型构建要求(40分)

📐

数学建模
明确符号体系,写出完整的数学模型。参数假设需有现实依据(如利率参考央行基准利率)。

🐍

Python实现
代码结构清晰,含函数封装与注释。使用 numpy / pandas / scipy / matplotlib。

验证与测试
提供至少一个验证用例(手工计算 vs 代码输出)。边界条件测试。

♻️

可复现性
Jupyter Notebook 格式,从头运行不出错。依赖项明确列出。

AI使用规范(20分)

本课程鼓励使用AI工具(Kimi、DeepSeek、ChatGPT等),但要求学生规范记录、批判使用

📋
AI使用日志

记录每次AI交互的:日期、工具名称、提示词(Prompt)、AI输出摘要、是否采纳及原因。

🔍
批判性验证

对AI生成的公式、代码、结论进行独立验证。标注AI可能出错的地方及学生纠正过程。

📝
反思与总结

AI工具在本次建模中的作用评价;学到了什么AI不能替代的技能。

课堂流程(180分钟)

0:00–0:10
开场介绍

教师说明流程
与评价标准

0:10–1:30
小组展示

每组25分钟展示
+ 5分钟答辩
共3组 ≈ 90分钟

1:30–2:00
同行评议

各组互评打分
教师点评总结

2:00–2:40
知识图谱总结

回顾全部9次课
串联知识体系

2:40–3:00
课程收尾

考核说明
期末预告

总结

金融数学知识图谱

一条主线 · 两个轮子 · 三个转变

金融数学知识体系

利息理论
确定年金
投资收益率
债务偿还
货币时间价值
债券定价
久期与凸度
免疫策略
利率风险管理
生命表
生存模型
保费与准备金

一条主线:货币时间价值 + 生命不确定性 · 两大支柱:确定性模型 + 随机模型 · 三个转变:从公式到模型、从手算到编程、从接受到批判

课程核心概念一览

利息度量

单利/复利 · 实际利率 · 名义利率 · 贴现率 · 利息力

确定年金

即期/递延 · 期初/期末 · 永续年金 · 变额年金

投资收益率

NPV · IRR · DWRR/TWRR · 再投资收益率 · 资本预算

债务偿还

等额本息/本金 · 分期偿还表 · 偿债基金法

债券定价

定价公式 · 溢价/折价 · 价格-收益率曲线 · 久期 · 凸度

生命表与精算

生存函数 · 生命表 · 趸缴纯保费 · 均衡保费 · 准备金

课程学习目标

📐
掌握理论

货币时间价值
生命不确定性

🐍
编程建模

Python科学计算
Jupyter Notebook

🤖
AI素养

规范使用AI
批判性验证

🔬
研究能力

从问题到模型
从数据到洞察

致谢

总结与展望

金融数学是精算科学的基石。通过本课程,同学们不仅掌握了确定性与随机性建模的核心方法, 更建立了"从问题到模型、从模型到决策"的思维方式。

"精算师的价值不在于计算,
而在于理解不确定性并做出更好的决策。"

感谢各位同学的参与 · 祝期末顺利